金屬催化下構(gòu)建雜環(huán)骨架的雙環(huán)化反應(yīng)研究*

范 威

(滁州城市職業(yè)學(xué)院科研處，安徽 滁州 239000)

0 引 言

雜環(huán)化合物[1]包括氮雜環(huán)、氧雜環(huán)和氮氧雜環(huán)等不同的結(jié)構(gòu)，存在于眾多生物堿中，受到藥物化學(xué)家的格外關(guān)注。(-)-Mesembrine[2]、Chaetoquadrin B[3]、(-)-Physovenine[4]等活性分子的關(guān)鍵母核分別是氮雜環(huán)、氧雜環(huán)和氮氧雜環(huán)(圖1)。充分調(diào)研金屬催化下合成雜環(huán)化合物的雙環(huán)化反應(yīng)，將為研究新的雜環(huán)骨架構(gòu)建方法打下堅實基礎(chǔ)。

圖1 雜環(huán)活性分子

1 合成氮雜環(huán)

Li Y等[5]用銠催化4-芳基丁-3-炔-1-胺和炔烴，通過C-H功能化和兩個C-C鍵，一個C-N鍵的構(gòu)建，合成了螺[茚-1,2'-吡咯烷](圖2a)。Xu T等[6]從烯炔和醋酸出發(fā)，在醋酸鈀和1,10-鄰菲咯啉作用下，合成了三元并吡啶衍生物。產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)得到了單晶的證實(圖2b)。

2 合成氧雜環(huán)

Xu T等[6]報道了5 mol%的Pd(II)催化下的雙環(huán)化反應(yīng)，構(gòu)建了呋喃并吡喃骨架。該反應(yīng)的催化劑廉價，底物多樣(圖3a)。Karuppasamy M等[7]以氯化鈀為催化劑，通過烯炔的分子內(nèi)順式氧鈀化反應(yīng)、烯烴插入和鄰sp2-C-Cl鍵形成等過程，構(gòu)建了五元并七元氧雜環(huán)骨架(圖3b)。

圖2 雙環(huán)化反應(yīng)合成氮雜環(huán)

圖3 雙環(huán)化反應(yīng)合成氧雜環(huán)

3 合成氮氧雜環(huán)

Haun G等[8]從取代水楊醛出發(fā)，在可見光光催化下構(gòu)建了色烯并[4,3-c]異惡唑骨架。該反應(yīng)選用的溶劑為乙腈，綠色且廉價(圖4a)。Zhou B等[9]開發(fā)了銠催化的炔烴分子內(nèi)氧化環(huán)化反應(yīng)，通過C-H活化途徑構(gòu)建了氧代庚并[4,3,2-cd]吲哚骨架。該反應(yīng)的缺點是催化劑價格略貴(圖4b)。Luo K等[10]發(fā)展了雜環(huán)烯酮縮醛和重氮酯之間的串聯(lián)環(huán)加成/自氧化反應(yīng)，以43-95%的產(chǎn)率對映選擇性地制備了環(huán)氧吡咯烷(圖4c)。Qian S等[11]報道了銠催化的氧化C-H活化/N-Boc-苯胺與1,3-二炔的多米諾環(huán)化構(gòu)建三環(huán)N,O-雜芳族化合物的反應(yīng)，以57-90%的產(chǎn)率合成了24例產(chǎn)物(圖4d)。Liu Y等[12]開發(fā)了Rh(III)催化下2-芳基吲哚和4-羥基-2-鏈烷酸酯的串聯(lián)C-H活化/環(huán)化/內(nèi)酯化反應(yīng)，高效和高選擇性地合成了稠合多環(huán)呋喃并[3,4-c]吲哚并[2,1-a]異喹啉(圖4e)。Xiong W等[13]報道了Pd(II)催化下2-(氰基甲氧基)查爾酮與芳基硼酸的環(huán)化反應(yīng)，快速構(gòu)建了苯并呋喃并[2,3-c]吡啶骨架。該反應(yīng)具有出色的選擇性(圖4f)。Dong S等[14]用5.0 mol%的銅為催化劑，發(fā)展了重氮化物與吡啶之間的[1 + 2 + 2]環(huán)化反應(yīng)，在溫和的條件下合成了多環(huán)稠合的吲哚嗪(圖4g)。

圖4 雙環(huán)化反應(yīng)合成氮氧雜環(huán)

4 結(jié) 論

通過銠、鈀、釕等金屬催化下的雙環(huán)化反應(yīng)合成了三元并吡啶(氮雜環(huán))、呋喃并吡喃(氧雜環(huán))、色烯并[4,3-c]異惡唑(氮氧雜環(huán))等雜環(huán)化合物，極大地豐富了雜環(huán)化合物的種類。